漸開線斜齒圓柱齒輪傳動接觸應力分析及有限元仿真

張華興

(邯鄲宏大化纖機械有限公司，河北 邯鄲 056046)

0 引言

打包機轉箱齒輪裸露且使用工況復雜，如維護不到位，運行一段時間后會出現點蝕問題，導致轉箱不穩及振動。齒輪嚙合接觸部位理論上屬于線接觸的高副，嚙合過程中齒面受接觸應力反復作用會出現點蝕問題，導致齒輪傳動的平穩性下降，從而出現振動和噪聲。

為了進一步提高齒輪傳動的精度和壽命，學者們做了大量的研究工作。有學者以直齒圓柱齒輪為研究對象，應用有限元法對其進行了齒面接觸疲勞強度和齒面彎曲疲勞強度的計算[1-3]；也有學者應用有限元法對漸開線斜齒圓柱齒輪強度進行了分析[4]。學者們的研究焦點一般停留在有限元方法強度計算與傳統強度計算結果的比較，以及驗證有限元法的計算精度方面；也有將研究集中在齒輪傳動動態接觸過程中齒面應力的變化方面[5-7]。但研究仍存在一定局限性，如：未考慮齒輪傳動重合度對接觸應力的影響，接觸應力在每對輪齒上沿齒寬方向的分布情況，以及輪齒受到接觸應力之后沿齒寬方向的位移變化情況等。

筆者利用有限元虛擬試驗法，以打包機漸開線斜齒圓柱齒輪為研究對象，在實際工作載荷作用下，進行齒面接觸應力和位移計算，進而分析接觸應力和位移在輪齒之間的分布狀態及沿齒寬方向的分布情況。同時，根據接觸應力分布情況，提出齒輪抗點蝕能力的措施，進而提高齒輪的壽命。……